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摘要：介紹了聚氨酯膠粘劑在復(fù)合薄膜制造上的應(yīng)用，水性聚氨酯膠粘劑替代溶劑型聚氨酯膠粘劑做復(fù)合薄膜用膠的必然性，水性聚氨酯膠粘劑的特性、制備方法以及水性聚氨酯乳液應(yīng)用于制備復(fù)合薄膜的不足之處以及改善方法。    　　關(guān)鍵詞：復(fù)合薄膜；干法復(fù)合；水性聚氨酯膠粘劑    　　前  言        因復(fù)合薄膜軟包裝能起到屏蔽、可印刷和熱封等功能，廣泛用于食品、醫(yī)藥、化妝品和辦公消費品等包裝，部分代替玻璃、馬口鐵、紙和紙板等包裝材料。由于分子鏈中含有氨酯基(—NHCOO——)和或異氰酸酯基(—NCO—)，聚氨酯膠粘劑性能優(yōu)越，目前在復(fù)合薄膜的干式復(fù)合制造工藝中，90％以上采用聚氨酯膠粘劑。其中溶劑型聚氨酯膠粘劑的用途中用量最大的領(lǐng)域就是食品包裝復(fù)合薄膜及裝飾紙用復(fù)合膠粘劑，但是，大量溶劑揮發(fā)不僅造成環(huán)境污染，而且食品袋內(nèi)的殘留溶劑還會影響到食品質(zhì)量與安全。目前歐美發(fā)達國家已經(jīng)制定了相關(guān)的食品衛(wèi)生法規(guī)，如美國的食品和藥品管理局FDA、歐盟的EU90／128以及德國的BgVV，都明確規(guī)定了用于食品和藥品包裝的膠粘劑類型，只要是法規(guī)中沒有提到的化學(xué)品一律禁止使用。因此，目前在歐美使用溶劑型膠粘劑的復(fù)合包裝材料已從10年前的80％減少到目前的30％左右。目前國內(nèi)上千條復(fù)合包裝生產(chǎn)線中大部分仍采用的是溶劑型膠粘劑，我國出口到日本、歐盟的茶葉、蘑菇、肉類等食品，都曾因衛(wèi)生安全問題被退回。因此，食品衛(wèi)生及包裝不僅威脅著人們的健康，也影響了我國的出口經(jīng)濟。隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，食品包裝材料綠色化、環(huán)保型必將越來越受到重視。        水性聚氨酯膠粘劑是以水代替有機溶劑的一種聚氨酯膠粘劑，它是一種環(huán)保型的膠粘劑，在復(fù)合包裝生產(chǎn)過程中無有害溶劑揮發(fā)，沒有異味，從根本上消除了殘留溶劑。這種水性膠粘劑的最大優(yōu)勢是，在食品包裝廠現(xiàn)有的使用溶劑型膠粘劑的復(fù)合薄膜生產(chǎn)線上無需設(shè)備改造和追加投資就可以直接使用，且水性膠粘劑的綜合成本不高于現(xiàn)有國產(chǎn)溶劑型膠粘劑，目前已在國內(nèi)“三資”企業(yè)中廣為推廣?！　?  復(fù)合薄膜的生產(chǎn)工藝及其弊端        復(fù)合薄膜的生產(chǎn)方法主要是擠出復(fù)合和干法復(fù)合，干法復(fù)合工藝適用于各種薄膜基材的復(fù)合。目前，世界各國干法復(fù)合使用的膠粘劑都是聚氨酯膠粘劑，可制得滿足耐熱、耐寒、耐油、耐酸、耐藥品、阻氣、透明、耐磨以及耐穿刺等性能要求的軟包裝復(fù)合薄膜。        干法復(fù)合是指使用膠粘劑把二種薄膜基材粘合在一起，膠粘劑涂布在基材薄膜上以后，靠加熱干燥去除溶劑和發(fā)生化學(xué)反應(yīng)進行復(fù)合(壓合)，因此稱干法復(fù)合工藝，又叫干法層壓。也就是加熱使涂布干燥后表面已無粘性的膠層熱融，賦予可粘接性，貼合后樹脂再結(jié)晶化，立即得到較高的初期粘接強度。這種粘接方式，在工業(yè)操作上希望熱活化溫度低。        干法復(fù)合工藝用于溶劑型膠粘劑制備復(fù)合薄膜存在著缺點，如膠層有機溶劑的殘留有可能遷移到包裝的食品中，揮發(fā)出來的溶劑會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，需要大量的投資回收溶劑和建立防護設(shè)施。        為了解決有機溶劑帶來的公害問題，1974年德國Henbets公司首先用無溶劑型聚氨酯膠粘劑制成復(fù)合包裝材料。雖然無溶劑膠粘劑工藝能消除上述弊病，但為便于涂敷，要求粘度低，相應(yīng)的聚氨酯相對分子質(zhì)量小，致使復(fù)合初始強度不夠理想，正在研究開發(fā)內(nèi)聚力大的低粘度聚氨酯復(fù)合膠粘劑。        而通過改性提高水性聚氨酯膠膜的某些性能，使得水性聚氨酯在復(fù)合薄膜軟包裝上應(yīng)用成為可能。國外許多公司已開發(fā)出此類膠粘劑。例如Fuller開發(fā)的WD—4003、WD—4006和WD—4007聚氨酯分散液對多種軟包裝材料均有極好的膠接性，交聯(lián)后的膠接強度高于薄膜材料本身。復(fù)合后在93℃烘道內(nèi)處理24s，使之部分交聯(lián)，即可有足夠強度切割所需尺寸。  　　2  水性聚氨酯膠粘劑的特性        水性聚氨酯膠粘劑是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的膠粘劑。在實際應(yīng)用中水溶液型很少，主要是聚氨酯水性分散體或乳液，是以水為介質(zhì)的二元膠態(tài)體系，聚氨酯粒子分散于連續(xù)的水相中。        水性聚氨酯膠粘劑具有無毒、不易燃燒、不污染環(huán)境、節(jié)能、安全可靠、不易損傷被涂飾表面、適用于易被有機溶劑侵蝕的材料、易操作和改性等優(yōu)點，使得它在織物、皮革涂飾及木材膠粘劑等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，正在逐步代替溶劑型聚氨酯。        除了上述優(yōu)點，與溶劑型聚氨酯膠粘劑相比，水性聚氨酯膠粘劑還具有自身的一些特點：    　　(1)大多數(shù)水性聚氨酯膠粘劑中不含NCO基團，因而主要靠分子內(nèi)極性基團產(chǎn)生內(nèi)聚力和粘附力，水性聚氨酯中含有羧基、羥基等基團，適宜條件下可參與反應(yīng)，使膠粘劑產(chǎn)生交聯(lián)。　　(2)高相對分子質(zhì)量、低粘度、乳液粘度與樹脂相對分子量無關(guān)。    　　(3)高固含量、低粘度，通過乳液粒徑控制可得低粘度產(chǎn)品。    　　(4)由于水的揮發(fā)性比有機溶劑差，故水性聚氨酯膠粘劑干燥較慢，并且由于水的表面張力大，對表面疏水性的基材的潤濕能力差。若當(dāng)大部分水分還未從粘結(jié)層、涂層揮發(fā)到空氣中，或者被多孔性基材吸收就遽然加熱干燥，則不易得到連續(xù)性的膠層。由于大多數(shù)水性聚氨酯是由含親水性的聚氨酯為主要固體成分，且有時還含水溶性高分子增稠劑，膠膜干燥后若不形成一定程度的交聯(lián)，則耐水性不佳。    　　(5)水性聚氨酯膠粘劑可與多種水性樹脂混合，以改進性能或降低成本。    　　(6)水性聚氨酯膠粘劑氣味小，操作方便，殘膠易清理。　　3  水性聚氨酯膠粘劑應(yīng)用于制備復(fù)合薄膜的不足之處以及改善方法    干法復(fù)合工藝中，膠粘劑是影響復(fù)合薄膜品質(zhì)性能的關(guān)鍵因素，因此食品包裝復(fù)合薄膜用膠粘劑應(yīng)具備下述性能：    　　(1)粘合性復(fù)合包裝薄膜使用的基材有塑料、鋁箔等，而塑料又分很多種類，要將這些表面特性不同的薄膜粘接在一起，要求膠粘劑必須具有同時能粘合兩種不同薄膜材料的性能。    　　(2)柔軟性以塑料為主的復(fù)合材料，又稱軟性包裝材料，其受歡迎的主要原因就是其輕柔性。這除了本身要柔軟、可折疊外，膠粘劑本身也要具備這種性能。如果膠膜堅硬、性脆、不可折疊，則失去了包裝的意義。    　　(3)耐熱性許多食品包裝在制造加工操作中要經(jīng)受高溫(180~220℃)，例如，熱封制袋，對包裝好的食品經(jīng)高溫殺菌以及蒸煮食品等，這就不僅僅要求各種基材薄膜經(jīng)受起高溫的考驗，所使用的膠粘劑也能經(jīng)受得起高溫的考驗，否則，經(jīng)高溫處理后的薄膜分層剝離，就不是復(fù)合包裝薄膜了。這一點必須在選用膠粘劑時慎重考慮。    　　(4)耐寒性許多食品包裝后要低溫冷藏或冷凍保存，這就要求包裝薄膜本身能耐低溫。如果膠粘劑在低溫下發(fā)生變硬、發(fā)脆、分層、剝離、脫膠等現(xiàn)象，則不符合要求。    　　(5)抗介質(zhì)性食品本身是一種成分非常復(fù)雜的物質(zhì)，含水、油、鹽、酒，還有辣、香料，甚至醋酸、檸檬酸、乳酸、糖、硫化物、氧化物等。面對這些復(fù)雜的成分，包裝后又要受高低溫處理和長期貯存的考驗，要保持包裝薄膜的完美無缺，除了基材薄膜本身的優(yōu)良抗介質(zhì)侵蝕能力外，膠粘劑的穩(wěn)定性也很重要，要能抵抗各種介質(zhì)的侵蝕，否則會引起復(fù)合薄膜分層剝離，失去包裝作用。